主办单位:煤炭科学研究总院出版传媒集团、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
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采矿与安全工程学报

期刊英文名:Journal of Mining & Safety Engineering

  《采矿与安全工程学报》,双月刊,创办于1984年,双月刊,是由中国矿业大学和中国煤炭工业劳动保护科学技术学会联合主办的一级学术期刊,被美国《工程索引》(Ei Compendex)、中国科学引文数据库核心库(CSCD)等数据库收录。
  • 作者(Author):赵鹏翔卓日升李树刚肖鹏林海飞李刚
    关键词(KeyWords):采动覆岩裂隙卸压瓦斯优势通道采高效应高位钻孔

    摘要:为了研究采动覆岩中卸压瓦斯的运移规律,以采动裂隙椭抛带理论为基础,构建采动卸压瓦斯优势通道采高效应的空间形态模型,针对山西和顺某高瓦斯矿井主采工作面,运用物理相似模拟的方法,揭示综采工作面采动卸压瓦斯运移优势通道的采高控制机理,以此为依据,在现场实施高位钻孔抽采卸压瓦斯试验。研究结果表明:在上覆岩层中,优势通道左右边界离层量发生明显突变。随采高的增加,优势通道高度分别发育至距离煤层底板29.5,48,60 m,而宽度则从28 m变化到33 m。离层率的峰值距煤层底板30 m上移至60 m,贯通度明显增大。6 m采高优势通道的分形维数分别是4,2m采高的1.07,1.23倍,呈现着升维的趋势。在现场高位钻孔试验中,对工作面采高不同时的高位钻孔参数进行优化调整,得到高位钻场抽采瓦斯占绝对瓦斯涌出总量的49.94%~89.88%,并且使得上隅角及回风巷平均瓦斯体积分数维持在0.27%以下及0.32%以下,从而保证工作面安全高效的回采。研究结果为采动覆岩卸压瓦斯富集区的识别提供一定的理论基础。
  • 作者(Author):陈结潘孝康姜德义袁曦刘文浩范金洋隆清明
    关键词(KeyWords):气体驱动煤与瓦斯突出原煤气体压力应力

    摘要:为了深入探索煤与瓦斯突出演化规律及其孕灾机理,利用自主研发的基于气体驱动多场煤与瓦斯突出试验系统,进行了原煤在不同气体压力和不同应力条件下的煤与瓦斯突出试验,研究了煤样在突出后的损伤破坏特征。得到如下结论:煤样的突出破坏强度随气体压力的增大而增大,特别是气体压力超过临界值2.2 MPa时,会产生喷出煤粉的强烈突出现象;原煤突出后不仅有粉化的煤粉,还有大颗粒的煤和小煤块,从而出现封堵突出口、抑制突出的现象;在煤样没有发生喷出煤粉的强烈突出时,随着轴压或围压的增大,煤样突出破坏强度有减小的趋势;通过分析突出口气体压力的演化规律,可预判煤样突出破坏的程度。
  • 作者(Author):张天军庞明坤彭文清刘楠黄耀光
    关键词(KeyWords):级配陷落柱破碎煤岩非Darcy流β因子渗流失稳

    摘要:岩块间胶结结构的破坏是陷落柱诱发煤矿突水事故的重要因素之一。为研究胶结破碎煤岩体在三轴承压下的渗流稳定性,分别制作10组含有不同级配结构的煤样,利用自主设计的三轴渗流试验系统对胶结破碎煤岩体的渗透率k、非Darcy流β因子和失稳临界值进行试验测定。结果表明:1)不同Talbot指数n所对应的胶结破碎煤岩体孔隙结构不同,承压变形时其渗透率与有效应力满足函数关系:k=aebσc,说明快速压密阶段主要影响的是初始孔隙率,后续结构重调整阶段骨架颗粒发生了剥落、破碎;2)当渗透率k下降到10-10m2以下、或非Darcy流β增加到106 m-1时,都会引起渗流系统失稳,说明两者数量级的改变可诱发β因子突变到负值,其符号的变化可作为煤岩体渗流失稳的临界条件;3)高应力水平状态下,60%的级配结构在渗流过程中均出现失稳阶段,说明渗流参数是否满足βk2<3.90×10-12m3,可作为预测煤矿突水事故的重要依据。
  • 作者(Author):卜万奎徐慧赵玉成
    关键词(KeyWords):褶皱构造位移函数曲梁弹性理论覆岩变形

    摘要:为了分析褶皱构造中煤层开采后覆岩的变形与应力,引入了适用于极坐标下曲梁的位移函数,分析了用位移函数表示的曲梁偏微分控制方程和位移分量、应力分量;在此基础上,依据差分原理将微分方程转化为差分方程,并编制了差分方程求解程序。根据某矿区工作面的褶皱构造等地质资料,研究了工作面由向斜槽点推进到背斜脊点过程中覆岩的变形与应力。结果表明:1)覆岩水平位移主要表现为向采空区方向的变形,且最大水平位移主要表现在转折端附近;覆岩垂直位移主要表现为向采空区方向的下沉变形,且在工作面的推进过程中最大垂直位移稳定在距离开切眼70 m附近。2)覆岩中水平方向的应力在切眼前方为拉应力,而工作面后方为压应力;竖直方向的应力主要表现为拉应力,且主要位于工作面后方。
  • 作者(Author):韩流舒继森尚涛陈树召GERSON S V T
    关键词(KeyWords):排土场软岩重塑物理力学参数试验设计变化规律

    摘要:为了研究蒙东地区露天矿软岩散体物料重塑进程中的物理力学参数变化规律,依据该地区露天矿不同的排土作业方式,分析了堆载压力叠加方式,设计了分级加载和连续加载2种软岩重塑试验方案,提供了具体的试验步骤进行重塑试样的制备,对软岩重塑试样的物理力学强度进行了测定,结果表明:重塑岩样的孔隙比随着重塑压力的增大呈负指数规律递减,密度随着重塑压力的增大呈幂函数增长,含水率随重塑压力的增大呈对数关系递减;重塑岩样的黏聚力随重塑压力的增大呈二次函数规律增长,增长的速度逐渐下降;而内摩擦角不受重塑压力的影响。
  • 作者(Author):宋朝阳纪洪广刘志强张月征王桦谭杰
    关键词(KeyWords):弱胶结岩石干湿循环变形破坏b值熵值

    摘要:弱胶结岩石具有强度低、胶结弱、易风化、易水解和含水丰富等特点,针对干湿循环作用后引发工程岩体失稳的问题,通过弱胶结岩石单轴压缩试验和AE监测技术,对比分析了不同干湿循环作用次数后的岩样的变形破坏特征及破坏过程中声发射事件数、能量释放率、b值及熵值等参数的变化特征。研究结果表明:在干湿循环作用下弱胶结岩石强度劣化效应明显,弱胶结岩石到达峰值强度时轴向应变明显增加;不同干湿循环作用下弱胶结岩石破坏过程中声发射事件数和能量释放率变化趋势一致,在初始阶段较少,弹塑性阶段缓慢增加,峰值阶段达到最大值,而对于声发射b值在初始阶段相对较高,随之降低,弹塑性阶段再次升高,峰值阶段迅速降低,而峰后阶段b值依然相对较高,声发射熵值变化与b值变化恰好相反;随着干湿循环次数的增加,声发射参数的整体量发生明显变化,声发射事件数、能量释放率和熵值均随之降低,而声发射b值随之增加。在不同干湿循环次数作用条件下,弱胶结岩石破坏过程中的声发射多参数变化特征能够反映水对其宏观强度和细观结构物质的劣化作用及影响程度。
  • 作者(Author):双海清赵艳军林海飞李树刚赵鹏翔丁洋
    关键词(KeyWords):瓦斯抽采钻孔稳压约束钻孔倾角抗压强度破坏形态

    摘要:顺层钻孔预抽煤层瓦斯是降低其含量的主要方法之一,为研究采动应力对本煤层不同倾角抽采钻孔稳定性的影响,开展了稳压条件下,无钻孔和钻孔倾角为0°,15°,30°的型煤单轴压缩试验,对比分析了钻孔倾角对稳压约束下型煤的应力-应变曲线、强度特征、破坏形态以及损伤程度的影响。结果表明:稳压压力为500N,增大钻孔倾角对煤样抗压强度、弹性模量有明显的劣化作用,劣化率最大达到32%;含钻孔型煤的破坏形态表现为由孔周出现2组较为明显的对称裂隙,其中1条主裂隙持续演化最终导致试件完全破坏;随着钻孔倾角的增大,裂纹闭合应力增大,而起裂应力和致损应力减小,同时,试件总裂纹面积分数也减小,钻孔周围煤体更容易失稳。
  • 作者(Author):侯志强王宇刘冬桥李长洪
    关键词(KeyWords):互层状大理岩特征应力能量演化破裂形态各向异性

    摘要:为了揭示互层状大理岩压缩过程中能量演化和破裂形态的各向异性,采用GCTS 2000岩石力学试验机,应用全应力应变分析、能量分析和CT扫描相结合的方法,对不同互层角度的大理岩试样开展了相关试验研究。结果表明:岩石的物理力学性状具有明显的各向异性,抗压强度随互层倾角变化呈U型分布,弹性模量随倾角增大逐渐减小;能量演化揭示出明显的储能与释能各向异性特征,30°倾角试样破坏所需能量最小,90°倾角试样破坏所需能量最大;提出了基于能量原理的特征起裂和扩展应力的确定方法,并证明了该方法的可靠性;岩样的宏观破裂形态表现为互层间的劈裂张拉破坏、弱面的剪切滑移破坏和贯穿基质与软夹层的张剪破坏,相应的细观CT图像表现为多条平直裂缝、单一贯穿裂缝和多条弯折裂缝。试验结果充分揭示了层状岩石破裂特征与储能释能特性的相关性,岩石的能量演化机制与其宏细观破裂形态受控于岩石的内部互层状结构,研究结果可为岩爆灾害的防控和深部资源安全开采提供必要的理论依据。
  • 作者(Author):杨大方张丁元牛双建葛双双刘爽陈雄王腾腾李星宇
    关键词(KeyWords):岩桥宽度岩桥倾角裂纹扩展破坏模式

    摘要:为研究裂隙的存在对岩体破坏模式的影响,本文对含有不同几何状态的裂隙细砂岩进行了单轴压缩试验,分析了单轴压缩条件下,岩桥倾角和岩桥宽度对裂隙细砂岩试样裂纹起裂、扩展过程以及破坏模式的影响;结果表明:从整体来看,在单轴压缩条件下,裂隙细砂岩试样的破坏模式主要有拉伸破坏、剪切破坏、拉剪组合破坏3种;随着岩桥宽度的增加,裂隙细砂岩试样裂纹发育的起始位置从1条裂隙的尖端转化为2条裂隙的尖端,裂隙细砂岩试样的破坏模式由剪切破坏模式经过拉剪组合破坏模式后向拉伸破坏模式过渡;随着岩桥倾角的增加,裂隙细砂岩试样裂纹发育的起始位置从2条裂隙的尖端转化为1条裂隙的尖端,裂隙细砂岩试样的破坏模式由拉剪破坏逐渐向剪切破坏过渡;裂纹的发育和扩展在应力-应变曲线上都有所体现,应力-应变曲线的每一次波动都对应裂纹的发育或扩展;试验结果为裂隙岩体工程提供了一定的指导意义。
  • 作者(Author):来兴平刘小明单鹏飞张帅方贤威胥海东
    关键词(KeyWords):岩石力学裂隙煤岩受载破裂红外辐射动力灾害

    摘要:高应力强卸荷下煤岩动力破坏现象频发,明确煤岩破裂前兆信息是保障深部煤炭安全开采的重要内容。为定量研究采动裂隙煤岩破裂过程热红外辐射异化特征,采用实验手段分析受载下裂隙煤岩体损伤直至破裂过程热红外辐射温度时域演化规律与异常区域迁移特征,对比分析预制结构面对红外辐射异化特征的影响,揭示热红外辐射温度场与声发射耗散能量间的关系。结果表明:裂隙煤岩破裂过程热红外辐射温度时域演化规律划分为Tave的平静、小幅波动、快速增加和快速降低4个阶段。Tave极值出现在0.77σp,可作为煤岩临近破裂的前兆特征;热红外辐射异常区域的迁移特征可作为煤岩破裂的重要前兆现象,σ≥0.30σp开始出现大面积整体性升温,σ≥0.77σp温度仍保持整体性增加,但温度最大值开始降低,σ≥σp以热红外辐射低温异常区域为主;预制结构面的存在对裂隙煤岩的力学响应特征起到决定性作用,且平行结构面造成的强度劣化最为显著,对岩石工程的安全影响最大。裂隙煤岩破裂红外辐射异常区域集于制结构面附近,红外辐射温度异常区域迁移与声发射能量突变基本保持一致。
  • 作者(Author):沈威窦林名贺虎巩思园季宪军
    关键词(KeyWords):冲击矿压加卸载路径实体煤掘进冲击判据冲击控制技术

    摘要:实体煤掘进冲击矿压受覆岩运动影响较小是其典型特点,其冲击机理缺乏系统研究。本文从实体煤掘进围岩力学行为入手,展开其冲击机理及防控研究。首先,运用数值模拟方法得到煤巷掘进围岩应力路径具有"竖向加载-倾向卸载-走向固定"的三轴加卸载特征;然后展开三轴加卸载路径下的煤样力学和冲击特征试验;最后用试验结果指导实体煤掘进冲击防控设计。试验揭示了煤样峰值点的加卸载侧应力不仅受初始加载侧应力和初始卸载侧应力影响,而且与卸载速率和加载速率比值(简称"卸加比")呈指数型降低,但是受初始固定侧应力影响较小。发现实验室煤样需要满足高应变速率和高应力2个条件才能形成冲击,非冲击煤样和冲击煤样分别呈现层裂式和爆裂式破坏特征,前者对应的声发射能量值比后者小2个数量级。根据加卸载下煤样破裂特征及冲击形成条件,制定相应的实体煤掘进冲击防控设计方案。现场实践表明,所设计的实体煤巷道掘进冲击防控方案有效降低了大能级矿震和冲击矿压的发生概率。
  • 作者(Author):李忠华包思远尹万蕾梁影孙胜杰
    关键词(KeyWords):巨型逆冲断层开采扰动断层活化冲击地压理论分析

    摘要:针对巨型逆冲断层活化诱发冲击地压事故的严峻形势,以耿村典型巨型逆冲断层冲击地压矿井为例,建立了断层活化分析数学模型和相似模拟模型,研究了逆冲断层的活化条件和影响因素、以及巨型逆冲断层在冲击地压形成过程中的作用。结果表明:影响断层活化的因素包括断层倾角、断层介质黏聚力、断层介质内摩擦角和水平推力作用位置;随断层倾角的增大,断层活化时的正应力、剪应力减小,水平推力先增大后减小;断层材料黏聚力对煤壁与断层间的距离影响不大,但对断层应力影响很大;随断层内摩擦角的增大,断层活化时的正应力减小、剪应力增大,水平推力减小;随水平推力作用位置的增大,断层活化时的正应力、剪应力和水平推力均减小;通过相似模拟试验,得到耿村煤矿冲击地压属于巨型逆冲断层控制下,高应力、大范围、区域性的顶板型冲击,其失稳模型为底板型失稳,且距离断层越接近危险越严重。
  • 作者(Author):李臣张文龙汪宁郝成
    关键词(KeyWords):应力分布塑性区演化支护阻力围岩控制

    摘要:回采巷道围岩塑性区分布特征是围岩稳定性控制的关键。针对双巷布置条件下留巷易受到相邻工作面采动影响的特点,以塔拉壕矿为研究背景,采用FLAC3D数值模拟和理论计算的方法研究了采动影响下留巷的应力分布、塑性区演化、支护阻力对塑性区的控制作用。结果表明:1)留巷位置应力分布随推进尺寸而增加,最终趋于稳定,且对称分布;2)留巷位置侧压系数随工作面推进度而减小,最终趋于稳定,且对称分布;3)留巷塑性区由超前150 m到滞后200 m逐渐加大且由对称分布演化为非对称性分布;4)在现有条件下加强支护阻力减小围岩塑性区的作用有限。基于塑性区形态演化设计锚杆(索)支护参数进行巷道稳定性控制,并应用于现场实际,经过现场实测和数据分析,得出基于塑性区演化的顶板稳定性控制效果良好。
  • 作者(Author):贺雁鹏黄庆享王碧清苗彦平李军
    关键词(KeyWords):浅埋煤层大采高破断角块度内摩擦角

    摘要:基于弹性力学和岩石力学,给出了浅埋煤层顶板破断角的理论计算公式,并在张家峁煤矿22201工作面辅助运输平巷施工9个钻孔,采用钻孔窥视确定了顶板的破断位置,得出了大采高工作面的顶板破断角,结合物理模拟实验对结果进行了验证。研究表明:理论分析得出浅埋煤层采场顶板破断角范围为56.2°~69.3°;现场实测得出22201大采高工作面顶板10~30 m层位的顶板平均破断角约为68.3°,根据物理模拟实验得出的大采高工作面顶板10~30m层位的顶板平均破断角约为66°,理论计算和现场实测、物理模拟实验结果吻合。此外,对浅埋大采高工作面周期性破断角的物理模拟实验统计分析,当采高M≥6m时,顶板破断角在64°~68°,与理论计算偏差在6%之内,表明理论计算公式具有较高的可靠性和适用性。
  • 作者(Author):庞义辉王国法任怀伟
    关键词(KeyWords):大采高工作面煤壁片帮应力路径多因素敏感性分析煤壁片帮防治措施

    摘要:以西部矿区大采高工作面煤壁片帮现场监测为基础,将煤壁片帮过程细分为煤壁发生破坏与煤壁破坏体发生失稳2个阶段。通过对煤壁片帮的应力路径效应分析,研究得出了煤壁发生破坏与煤壁破坏体发生失稳的内部与外部影响因素。研究了各主要影响因素与煤壁破坏深度、超前支承压力峰值大小及超前距离之间的关系,并通过引入正交试验方法,进行了各主要影响因素对煤壁片帮不同阶段的单目标多因素敏感性分析。确定了煤壁发生破坏的影响因素敏感性排序依次为煤体的内摩擦角>内聚力>抗拉强度>采高>埋深>支护强度;煤壁破坏体发生失稳的影响因素敏感性排序依次为煤壁破坏面的内摩擦角>内聚力>抗拉强度>护帮强度>埋深>支护强度。基于大采高工作面煤壁片帮影响因素的敏感性分析结果,提出了基于内因与外因相结合的大采高工作面煤壁片帮防治措施。
  • 作者(Author):王红伟伍永平焦建强罗生虎刘孔智解盘石刘茂福
    关键词(KeyWords):大倾角煤层大采高煤壁片帮倾角变化水平位移

    摘要:以新疆焦煤集团2130煤矿大倾角大采高工作面为工程背景,采用现场监测、理论分析与数值计算等综合方法,分析了煤壁片帮的主控参量,建立了倾向煤壁岩梁力学模型,揭示了工作面倾角对煤壁片帮的影响机制,研究表明:工作面倾角、采高、推进速度、支架阻力、煤体内聚力及内摩擦角等是大倾角大采高工作面煤壁片帮的主控参量,受工作面倾角影响,煤壁支承压力沿倾向非对称分布,导致煤壁变形(挠度)呈现出非对称特性,在工作面中上部区域(约0.66L处)煤壁岩梁变形最大,随工作面倾角增大,煤壁处垂直应力值不断增加,工作面上部区域煤壁向采空区方向水平位移不断增大,且向倾斜上部转移,煤壁片帮概率增加,易发生片帮区域面积增大。
  • 作者(Author):赵通刘长友弓培林
    关键词(KeyWords):近距离巨厚坚硬岩层破断结构分区控制

    摘要:为实现近距离巨厚坚硬岩层下厚煤层的安全高效开采,根据朱仙庄煤矿北翼采区煤岩赋存特征和工作面生产技术条件,建立了厚硬岩层下开采三维模型,分析了厚硬岩层厚度和直接顶充填系数对厚硬岩层稳定性的影响规律,采用理论分析研究不同回采分区条件下的支架-围岩相互作用特征。研究发现厚硬岩层厚度影响破断块体尺寸和力学结构形成,直接顶充填系数影响断裂块体下沉空间、破断位置和破断尺寸;根据矿压显现程度和顶板控制难易程度,把回采区域划分为顶板强烈来压区、顶板较强烈来压区和顶板来压不明显区,并提出厚硬岩层下煤层开采岩层分区控制的原则和方法。
  • 作者(Author):张升张吉雄闫浩刘恒凤王佳奇
    关键词(KeyWords):固体充填极近距离煤层充实率覆岩运移协同控制

    摘要:针对南屯煤矿工广区域下极近距离煤层难以安全回收的问题,采用物理模拟、数值模拟和概率积分法相结合的方法,研究了极近距离煤层固体充填开采充实率协同控制覆岩运移规律。通过对比垮落法与固体充填法开采条件下的覆岩运移特征,得到了极近距离煤层覆岩运移控制关键。通过模拟分析不同充实率条件下极近距离煤层固体充填开采的覆岩运移规律,揭示了上下煤层充实率协同控制覆岩运移机理,从而实现极近距离煤层充实率的优化设计。最后利用概率积分法预计了极近距离煤层固体充填开采下的协同控制效果。结果表明:上下煤层充实率均为80%时可保证工广煤柱回收时地表建筑物的安全稳定。
  • 作者(Author):黄庆享韩金博
    关键词(KeyWords):浅埋煤层群下煤层裂隙尖端断裂能量理论裂隙扩展

    摘要:为研究浅埋近距离煤层群下行开采下煤层采场上覆岩层裂隙二次扩展机理,本文以柠条塔煤矿浅埋近距离煤层群开采为工程背景,通过FLAC3D数值计算、物理相似模拟及理论分析,得出煤层群下煤层采场上覆岩层裂隙二次扩展的基本特征和应力场分布,覆岩裂隙以张剪型复合裂隙为主,裂隙尖端起裂符合最大正应力准则。基于宏观裂隙与微观裂隙的相似性原理,建立裂隙扩展力学模型,应用裂隙尖端断裂能量理论和Griffith准则,给出了裂隙扩展方向、起裂应力强度因子、扩展速度和裂隙发育高度计算公式。
  • 作者(Author):龙景奎刘玉田曹佐勇范子毅刘碧雁杨景森
    关键词(KeyWords):锚杆预紧力协同作用协同增量

    摘要:为了研究预紧力锚杆锚固时所产生的协同作用,在实验室条件下制作了一组模型试件。在不同预紧力作用下,测试分析单根、两根和多根锚杆在锚固体内不同测点所产生的应力值及应力场分布特征,证明了协同作用在锚固体中的客观存在,并提出协同增量的概念和计算公式,以此建立协同作用的评价方法。研究表明,随着锚杆预紧力增大,在锚固体内不同位置所产生的应力值随之变大;单根锚杆作用时锚固体内不会产生协同作用,应力场分布呈现线性衰减;而2根、多根锚杆共同作用时,在锚固体某一范围内产生协同作用,其协同增量大于零,应力场分布呈现出非线性衰减。协同锚固作用能够有效改善锚固体的应力状态,显著提高其强度、刚度、承载能力和抗变形能力。
  • 作者(Author):吕坤邓志刚冯吉成玄忠堂肖建吴祥业
    关键词(KeyWords):叠加采动保留巷道塑性区变形破坏围岩控制

    摘要:以布尔台煤矿上下煤层叠加采动影响下保留巷道严重变形破坏为工程背景,采用理论分析、现场监测、实验室试验、数值模拟和工业性试验等综合研究方法,从巷道围岩塑性区形成和发展的角度,对巷道围岩破坏特征、采动应力时空演化规律、保留巷道塑性区恶性扩展破坏机理、应力调控围岩控制技术方面进行系统研究。结果表明:上下煤层叠加采动后,保留巷道处于高应力比值带,主应力比值为1.84~2.22,最大主应力与竖直方向夹角为39.7°~41.9°,导致巷道围岩塑性区恶性扩展,顶板破坏深度7.5 m,底板破坏深度4.5 m,煤柱帮破坏深度3 m,煤壁帮破坏深度2.25 m。基于塑性区破坏机理提出应力调控技术,通过改变煤柱尺寸或上下工作面开采布局等手段调控围岩应力,减小围岩塑性破坏范围,并进行工业性试验,取得良好的应用效果。
  • 作者(Author):孟祥瑞张若飞李英明江魏袁英鸿纪国庆
    关键词(KeyWords):玻璃钢锚杆模型试验颗粒流模拟应力分布弹性模量

    摘要:为揭示全长锚固玻璃钢锚杆界面应力传递规律,进行玻璃钢锚杆全锚模型试验,获得锚杆拉拔试验轴力和剪应力分布规律;采用PFC颗粒流数值模拟软件对锚杆应力分布规律进行细观研究,得到锚杆所受荷载、锚固剂弹性模量和锚杆弹性模量对锚杆应力分布影响规律。结果表明:在弹性黏结阶段,锚杆拉拔端口到锚固末端剪应力大小呈先增后减的趋势,剪应力最大值距离拉拔端较近,锚杆轴力却逐渐减小;拉拔荷载越大,剪应力、轴力均越大;锚固剂弹性模量越大,锚杆剪应力越集中,轴力变化程度越大;锚杆弹性模量越大,剪应力最大值越小,轴力越大,轴力分布相对集中。
  • 作者(Author):王洪涛王琦蒋敬平李术才刘平杨勇张欣杨少波
    关键词(KeyWords):深部巷道锚杆全长预应力锚注支护机理注浆

    摘要:讨论全长预应力锚固支护的实现方式,提出基于注浆加固技术的全长预应力锚注支护工艺,并将其对围岩强化作用划分为轴向主动支护贡献、横向被动支护贡献与注浆加固贡献等3部分,建立各支护贡献值的理论计算公式,分析不同锚注参数对各支护贡献值的影响规律,揭示全长预应力锚注支护机理。在此基础上,研发提出新型高强锚注支护技术,并进行现场应用。研究表明:全长预应力锚注支护方式通过注浆可使锚杆自由段钻孔及围岩裂隙得到有效充填,保证自由段轴向主动支护贡献值与锚固段横向被动支护贡献值可同时达到最大值,还可有效提高注浆加固贡献值,是实现围岩最优控制的有效途径之一。新研发高强组合式中空注浆锚杆具有强度高、可施加高预应力等优势,可实现全长预应力锚注支护效果,现场应用后,围岩变形破坏得到有效控制,验证了全长预应力锚注技术的优越性与有效性。
  • 作者(Author):陈上元何满潮王洪建袁广祥赵菲郭志飚
    关键词(KeyWords):深井沿空留巷协同控制应力演化影响规律

    摘要:为解决深部沿空留巷动压显著﹑难支护的问题,基于切顶沿空留巷技术原理,对深部沿空切顶巷道卸压效果﹑围岩应力演化规律及控制技术进行深入研究。超前顶板切缝切断了采空区顶板向留巷顶板传递应力的路径,避免了采掘应力叠加,消除了工作面端头与回采巷道交叉口的"应力尖角";切缝可使一定范围内工作面支架平均压力和周期压力减小,随着远离切缝,影响逐渐消失;直接顶悬臂梁长度的减小和基本顶有效荷载的降低是导致支架平均压力和周期压力下降的主要原因。根据深部地质力学环境及岩体变形特征,构建"恒阻主动让压控制顶板、柔性可缩让位抗侧压、高阻临时支护抗动压,加大支护长度护煤帮"的深井沿空切顶巷道围岩协同控制体系,并在城郊煤矿21304工作面进行现场试验。结果显示:构建的协同控制体系能有效控制深部岩体变形,取得较好的应用效果。
  • 作者(Author):孟庆彬钱唯韩立军梅凤清冯伟周星
    关键词(KeyWords):极软弱地层双层锚固平衡拱结构锚固效应工程应用

    摘要:针对极软弱地层中巷道围岩变形大、支护困难等特点,基于锚杆、锚索支护理论与技术,提出在极软弱地层中采用双层锚固平衡拱结构解决巷道围岩稳定控制问题。在分析极软弱地层双层锚固平衡拱几何特征的基础上,采用弹塑性理论研究双层锚固拱结构的形成条件及结构承载力的影响因素,推导锚固平衡拱结构参数的计算公式;并基于理论分析和FLAC3D数值计算,分析不同断面形状(断面矢高)、支护参数及预应力对锚固效应的影响规律,提出形成合理的双层锚固平衡拱结构的控制参数。工程实践表明,采用"双层锚固平衡拱结构"可有效地控制极软弱地层中煤巷围岩的大变形与破坏问题,维持煤巷围岩与支护结构的稳定及使用安全。

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